XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Создание батарейки на основе картофеля
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Являясь учеником 8-го класса, на уроках физики изучаю различные источники энергии, оказывается в окружающем нас мире, важную роль играют химические источники тока. Они используются в мобильных телефонах и ноутбуках, фонариках и автомобилях. Я каждый день сталкиваюсь с батарейками, аккумуляторами, топливными элементами.
Актуальность:
Изучая различные предметы, я вижу, что человечество нуждается в электрической энергии каждый день. Утро каждого начинается с использования электрических приборов (например: чайник, фен и т.д.). На сегодняшний день стоит вопрос о необычных источниках энергии. Основными преимуществами являются:
1. Экологическая чистота.
2.Неограниченность в использовании.
Предмет исследования:
Картофель как источник тока.
Новизна исследования:
Заключается в том, что я впервые на уровне школьной лаборатории пробую из картофеля создать батарейку.
Цель проекта:
Изобретение батарейки на основе картофеля.
Задачи:
1. Проанализировать литературу по теме исследования.
2. Ознакомиться с принципом работы батарейки.
3. Провести эксперимент по созданию батарейки из картофеля.
Гипотеза:
Предположим, что из картофеля можно сделать источник тока - батарейку.
Теоретическая значимость заключается в анализе специальной литературы.
Практическая значимость заключается в выводах по результатам эксперимента и создании батарейки из картофеля.
1. Основная часть
Что такое батарейка и принцип её работы
Батарейка - это удобное хранилище электричества, которое может быть использовано для обеспечения энергией переносных устройств. Некоторые батарейки предназначены для одноразового использования, другие можно перезаряжать. Батарейки бывают разнообразной формы и размеров. Некоторые - маленькие, как таблетка. Некоторые- величиной с холодильник. Для начала я решил разобраться, как устроена обычная батарейка и как в ней создаётся электрический ток. Посмотрев в энциклопедии «Всё обо всём» и по рисункам разобрался, что это две металлические пластины, помещенные в специальное химическое вещество - электролит. Одна пластина подключена к выводу «+», другая - к выводу «-».
Электрод с более отрицательным потенциалом, на котором при разряде протекает процесс окисления, называется отрицательным электродом, или анодом, и обозначается знаком (-). Электрод с более положительным потенциалом, на котором происходят реакции восстановления, принимается за положительный электрод, называется катодом и обозначается знаком (+).
Стоит подключить к батарейке нагрузку, например, лампочку, как от пластины «+» к пластине «-» потечёт ток. Начнется химическая реакция в электролите, которая начнет перекидывать электроны с «-» (отрицательной) пластины на «+» (положительную).
Из истории создания батареек
В начале своих исследований я решил узнать, откуда появилась батарейка. Еще в 1791 году Итальянский врач Луиджи Гальвани сделал важное наблюдение, только не сумел его правильно истолковать. Гальвани заметил, что тело мертвой лягушки вздрагивает под действием электричества - если положить его возле электрической машины, когда оттуда вылетают искры.
Итальянский ученый граф Алессандро Вольта в 1800 году повторил опыты Гальвани, но с большей точностью. Он заметил, что, если мертвая лягушка касается предметов из одного металла - например, железа - никакого эффекта не наблюдается. Чтобы эксперимент прошел успешно, всегда требовались два разных металла. И Вольта сделал вывод - появление электричества объясняется взаимодействием двух различных металлов, между которыми образуется химическая реакция. Он поочередно уложил в столбик серебряные и цинковые кружки, изолированные фетровыми прокладками, элемент так и называется: вольтов столб. Так Гальвани открывает биологические эффекты электричества. Вольта изобретает источник постоянного тока — гальванический элемент в 1800
Батарейки, которые можно заряжать многократно, изобрел в 1859 г. французский физик Гастон Планше.
Практическая часть
Проанализировав рассмотренную мной информацию какие, я не нашёл о создании батарейки и принципах её работы, но одним из главных популярных овощей является картофель. Из него изготавливают блюда в столовой. У нас есть школьная лаборатория, в которых проводят опыты с картофелем: определение содержания крахмала, яда салонина, получение микроклубней, я в свою очередь решил провести эксперимент по созданию батарейки из картофеля.
Опыт «Изобретение батарейки на основе картофеля»
Цель:
Изобрести батарейку на основе картофеля и измерить электроэнергию.
Оборудование и сырьё:
Средний вареный картофель, вольтметр, корпус старой батарейки, фонарик.
Ход эксперимента
1. Возьму три старых батарейки, для корпуса. (Приложение 1)
2. Всё содержимое батарейки убираю, кроме графитового стержня.
3. Заполняю весь корпус варенным картофелем. (Приложение 2)
4. Собираю батарейку. (Приложение 3)
5. Возьму фонарик и вставлю собранную батарейку (Приложение 4)
6. Произведу расчеты производимой батарейкой мощности (Приложение №5).
Результаты
При использовании старых батареек для корпуса, которые были заполнены варенным картофелем, созданная батарейка дала ток.
В результате фонарик загорелся на не большое время (1 минута).
3. В результате вычислений мощность батарейки получилось очень маленькой.
Выводы
1. Картофель является гальваническим элементом.
2. Картофель – экологически чистый источник энергии.
3. Электроэнергию из картофеля можно использовать в быту.
4. Опыт с картофелем может быть использован на уроках физики для наглядности и понимания тем, которые связаны с источниками электричества и их применения.
Заключение
Начиная исследование, я поставил перед собой цель получить ток из картофеля.
В ходе решения задач исследовательской работы я узнал, что такое батарейка и разобрался с принципом ее работы.
Гипотеза исследования, в которой я предполагал, что из картофеля можно сделать источник тока - батарейку - полностью подтвердилась.
На будущее планирую провести ряд экспериментов и постараться усилить силу тока из картофеля или другого необычного источника, которого хватило бы на то, чтобы зарядить мобильный телефон.
И пусть у меня получилась не большая сила тока в данном эксперименте, но я буду продолжать исследование.
Список литературы
Ликум А./Энциклопедия «Всё обо всём»: Букинист, 1995г. - 170 с.
Чуянов В.А./Энциклопедический словарь юного физика. -М.: Педагогика, 1991г. – 352с.
«Юный эрудит» / Журнал. «Энергия из ничего» № 10 / 2009 г. - с.18-21
Приложение
Приложение №1
Приложение №2
Приложение №3
Приложение №4
Приложение №5
Расчет мощности батарейки:
При снятии показаний с батарейки напряжение равно 0,062 В (U=0,062 В)
R=1,4 Ом
P= (1), A=UIt (2)
согласно закону Ома, I =(3)
подставлю (3) в (2) получу
A=U**t=*t (4)
подставлю (4) в (1) получу
P== (5)
Проведу расчеты получившейся формулу
P = = = 0,003 Вт